【正文】 ....................... 20 通訊接口的設計 ....................................................................................... 22 鍵盤接口的設計 ....................................................................................... 22 xx 大學學士學位論文 IV 本章小結(jié) .......................................................................................................... 23 第 5 章 單片機系統(tǒng)軟件的設計 ............................................................................... 24 編譯環(huán)境概述 .................................................................................................. 24 主程序設計 ...................................................................................................... 24 顯示程序設計 .................................................................................................. 25 鍵盤程序設計 .................................................................................................. 25 RS232 接口程序設計 ...................................................................................... 26 本章小結(jié) .......................................................................................................... 27 結(jié)論 ............................................................................................................................. 28 致謝 ............................................................................................................................. 29 參考文獻 ..................................................................................................................... 30 附錄 A ......................................................................................................................... 31 附錄 B ......................................................................................................................... 35 附錄 C ......................................................................................................................... 38 附錄 D ......................................................................................................................... 39 xx 大學學士學位論文 1 第 1章 緒論 本文的目的和意義 計量 是工業(yè)生產(chǎn)的關鍵。流量 的 計量是計量科學技術的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟、國防建設、科學研究有密切的關系。做好這一工作，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進科學技術的發(fā)展都具有重要的作用。特別是在能源危機、工業(yè)生產(chǎn)自動化程度愈來愈高的當今時代，流量計在國民經(jīng)濟中的地位與作用更加明顯。 微小流量的智能檢測在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設、科學研究等領域有著重要的應用，能夠解決過程控制、生產(chǎn)科研中的很多問題。但是目前國內(nèi)由于技術方面的限制，在微小流量測量領域，特別是對具有腐蝕性、粘稠性微小流量信號的自動檢測手段還很不完善，基 本屬于空白。如果能夠解決這些小流量測量方面的問題并制造出產(chǎn)品，就能夠縮短與國際同行之間的差距，為我國的科技振興 做 出貢獻。 由于流量是一個動態(tài)量，流量測量是一項復雜的技術。從被測流體來說，包括氣體、液體和混合流體這三種具有不同物理特性的流體；從測量流 體流量時的條件來說，又是多種多樣的，如測量時的溫度可以從高溫到 低溫，測量時的壓力可以從高壓到低壓；被測流量的大小可以從微小流量到大流量；被測流體的流動狀態(tài)可以是層流、紊流等等。此外就液體而言，還存在粘度大小 不 同等情況。因此，為準確的測量流量，就必須研究不同流體在不 同條件下的流量測量方法，并提供相應的測量儀表。這是流量計量的主要工作之一。由于被測流體的特性如此復雜，測量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測量方法和測量儀表。 對流體流量的檢測可以用差壓流量計、電磁流量計、容積流量計、質(zhì)量流量計、超聲流量計或者渦街流量計等。差壓流量計應用范圍廣，但需要導壓管，易泄漏。電磁流量計的計量精度高，但零點穩(wěn)定性差。容積流量計的機械結(jié)構(gòu)較復雜、體積龐大。質(zhì)量流量計主要用于質(zhì)量流量的檢測。而渦街流量計精度較高，一般為測量值的177。%~177。%；測量范圍寬，可達 10： 1 或 20： 1；壓力損失?。惠敵雒}沖信號的頻率與流量成正比；無零點漂移；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì) (密度、粘度 )和組份的影響，即儀表常數(shù)僅與漩渦發(fā)生體和管道的形狀尺寸有關；儀表適用性強，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便。鑒于這些優(yōu)點，我們選擇了渦街流量計進行研究。 借助現(xiàn)在發(fā)展比較成熟的壓力傳感器得到與流體的流量相對應的脈沖信號，通過放大、整形及模數(shù)轉(zhuǎn)換送單片機處理，得到信號的頻率值，再在壓力傳感器信號提供的輔助信息的幫助下，通過補償?shù)却胧?，得到最終的流量值。我們要做的就是如何將壓力傳感器發(fā)出的信號進行處理 ，然后送到單片機，進行數(shù)學運算處理，得到所需的結(jié)果。 流量檢測儀表的現(xiàn)狀 目前國外投入使用的流量計有 100 多種，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動化、管道化的發(fā)展，流量儀表在整個儀表生產(chǎn)中所占比重越來越大。據(jù)國外資料表明，在不同的工業(yè)部門 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 中所使用的流量儀表占整個儀表總數(shù)的 15~30%。隨著儀表智能化技術的發(fā)展，流量儀表的發(fā)展非常迅猛。盡管如此，由于流量測量技術的復雜化，以及科學技術的迅速發(fā)展給流量計量提出更新更高的要求，流量計量的現(xiàn)況遠不能滿足生產(chǎn)的需要，還有大量的流量計量技術問題有待進一步研究解決。流量儀表的品種 、規(guī)格、準確度和可靠性尚不能滿足生產(chǎn)要求。特別對腐蝕性流體、臟污流體、高粘性流體、多相流體、微小流量等的檢測，市場產(chǎn)品有待進一步發(fā)展更有效的測量手段 。 目前國內(nèi)已形成了相當規(guī)模的開發(fā)和制造流量儀表行業(yè) ， 我國現(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè) 6 千多家，儀器儀表已經(jīng)形成門類品種比較齊全，具有一定技術基礎和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國。產(chǎn)品在微型化、集成化、智能化、總線化等發(fā)展方向上緊跟國際發(fā)展的步伐。但我國儀器儀表產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關鍵性指標尚未全部達到要求。 高檔、大型儀器設備幾乎全部依賴進口。 近年來，我國廣大科技工作者借鑒國外一些先進的自動計量技術，并結(jié)合我國國情進行改進，將先進的傳感器技術與微電腦技術引入到流量計中，使得流量計向多功能、高精度、易安裝、高性價比、便于集散控制的方向跨進了一步。但目前與國外同行相比，我國流量儀表仍存在很大差距 ： 產(chǎn) 品種類系列不全；產(chǎn)品性能指標低；高技術產(chǎn)品少等等， 在國際上處于落后地位，不符合流量儀表未來發(fā)展方向。所有這些給我國科技工作者提出了要求 ： 制出性能更強、更加符合生產(chǎn)需要的流量測量系統(tǒng)，迎頭趕上國際先進水平 在流量測量儀表的 市場中，占比例最大的是差壓流量計 (占 28%)，其次是電磁流量計 (占 19%)、容積流量計 (占 17%)、超聲流量計 (占 4%)、渦街流量計 (占 4%)、質(zhì)量流量計 (占 %)。近年來，渦街流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計和超聲流量計的增長 速度 較快。 流量檢測技術種類和特點 常見的流量測量方法有 渦街 流量測量方法、差壓式流量測量方法、浮子流量測量方法、渦輪流量測量方法、電磁流量測量方法、容積式流量測量方法、質(zhì)量流量測量方法和 超聲 流量測量方法。下面對幾種常見的流量測量方法 進行 簡要的介紹。 渦街測量方法 渦街測量方法是在流體中安放一 個 非流線型 漩渦 發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的 漩 渦。 渦街流量計就是根據(jù)渦街測量方法設計的。它按頻率檢出方式可分為 ： 應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。 這種測量方法的主要優(yōu)點是 ： 1． 結(jié)構(gòu)簡單牢固 ； 2． 適用流體種類多 ； 3． 精度較高 ； 4． 范圍寬 ； 5． 壓損小。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不適用于低雷諾數(shù)測量 ； 2． 需較長直管段 ； 3． 儀表系數(shù)較低 (與渦輪流量計相比 )； 4． 儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經(jīng)驗。 采用這 種測量方法制造的渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。 差壓測量方法 差壓測量方法是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的。 差壓式流量計就是按照差壓測量方法設計的流量測量儀表，差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為 ： 水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式等。 差壓式流量計是一類應用最廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居首位，在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的 1/4~1/3。 這種測量 方法的主要優(yōu)點是 ： 1． 應用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長 ； 2． 應用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬 ； 3． 檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 測量精度普遍偏低 ； 2． 范圍 窄，一般僅 3： 1~ 4： l； 3． 現(xiàn)場安裝條件要求高 ； 4． 壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 這種測量方法制造的差壓式流量計在封閉管道的流量測量中對環(huán)境適應性非常強，各種對象都有應用，如流體方面 ： 單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等 ； 工作狀態(tài)方面 ： 常壓、高壓 、真空、常溫、高溫、低溫等 ； 管徑方面 ： 從幾 mm 到幾 m； 流動條件方面 ： 亞音速、音速、脈動流等。 電磁測量方法 電磁測量方法是根據(jù)法拉第電磁感應定律，針對具有導電性液體的流量測量方法。 電磁流量計就是根據(jù)電磁測量方法設計的。它有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易應用的問題，如臟污流 、 腐蝕流的測量。 70、 80 年代電磁流量在技術上有重大突破，使它成為應用廣泛的一類流量計，在流量儀表中其使用量百分數(shù)不斷上升。 這種測量方法的主要優(yōu)點是 ； 1． 測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相 流體，如紙漿 、 泥漿 、 污水等 ； 2． 不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好 ； 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 3． 所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響 ； 4． 流量范圍大，口徑范圍寬 ； 5． 可應用于腐蝕性流體。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不能測量電導率很低的液體，如石油制品 ； 2． 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體 ； 3． 不能用于較高溫度。 采用這種測量方法制造的電磁流量計應用領域廣泛，大口徑儀表較多應用于給排水工程 ； 中小口徑常用于高要求或難測場合，